高速数字接口中，并行总线越来越少。原因很简单，随着系统时钟提升，并行总线在板级实现时已经遇到了物理瓶颈，抖动、串扰、信号偏移(skew)、传输路径不完美等因素将大幅降低并行总线的保持建立时间窗口，从而限制系统带宽的进一步提升。
在串并转换(Serdes)技术取得突破以后，新式串行总线越来越流行，以USB和PCIe为代表的串行总线在板级以串行方式连接，在芯片内部将数据解码成并行数据，这样将板级数据线之间的关系解耦，既大幅降低了板级布线难度，又突破了系统带宽限制，因此，新式串行总线发展风风火火，在个人电脑(不含工控与特殊用途电脑)里面，PCIe接口已经完全取代PCI接口，SATA接口也完全取代了PATA接口。
不过在手机存储接口方面，eMMC(嵌入式多媒体卡)的市占率仍然较高，原因之一是移动设备对于存储性能的要求相比个人电脑要低。但随着游戏与视频应用在移动设备上的普及，以及手机处理器性能的提升，eMMC的性能已经不能满足移动设备对存储读写性能的要求，UFS(通用快闪存储)应运而生。
UFS的性能优势
MMC(多媒体卡)标准于1997年问世，说来有趣，MMC最初的标准就是单根数据线，后来扩展到8根数据线，eMMC标准将闪存颗粒和控制器放入更紧凑的BGA(球栅阵列)封装，以适应移动设备对封装尺寸的要求。首批eMMC产品于2007年正式推向市场，到目前为止，JEDEC的最新标准为eMMC5.1。
如前所述，并行总线在速度增加到一定值时将不能满足时序要求，eMMC标准单根数据线的极限速度为400Mbps左右，8位数据线标准eMMC接口一次传输峰值速度为400兆字节每秒(400MB/s)。相比之下，UFS2.0单通道峰值速度为5.8Gpbs，现标准为双通道，所以速度可达1160MB/s，是eMMC标准的近3倍。
图1：e-MMC与UFS接口区别。
而且由于eMMC是半双工模式，主、从设备之间数据不能同时交互，而UFS是全双工模式，便于传输性能的提升。所以采用UFS接口的系统，启动时间更快，读写响应更迅速。根据东芝的数据，在顺序读、随机读、顺序写、随机写操作中，UFS2.1产品基本能够达到eMMC5.1产品的1-3倍。UFS新一代标准还将大幅提高读写性能，但eMMC性能提升的余地已经不大。
依靠先进的串并转换技术，UFS读写性能的大幅提升并不是以功耗的大幅提升为代价得到的。由于UFS信号电压摆幅只有200毫伏，而eMMC标准是1.8伏或3.3伏，因此两种产品待机功耗相差无几，而且从第三代到第五代，东芝的每一代UFS产品功耗水平都得到了提升。
从eMMC接口移植到UFS接口容易吗？
从并行总线换到串行总线，减少了高速数据线的连接，简化了硬件工程师的工作。
以东芝的产品为例，UFS封装与eMMC封装一致，用户可以选择对应的封装直接替换。相比第三代UFS产品使用三电源供电，东芝的第四代与第五代UFS产品不再需要1.2伏电源，从而使存储模块的电源设计更简单。
图2：第四代以后UFS存储器只需要两个电源。
在固件层面，与eMMC产品类似，东芝的UFS产品已经将纠错、坏块管理、损耗平衡(wear leveling)、垃圾回收等都已经封装好，为用户在闪存应用开发上节省了大量的时间。
为了方便用户调试，东芝在UFS产品中还提供了板级调试管脚。以第5代UFS产品为例，用户只需将2个调试管脚连接到PCB的调试工具接口即可，不需要额外加电阻电容。当出现问题时，用户利用调试工具通过这2个管脚连到UFS存储器上进行调试，正常模式这2个管脚浮空。
既然UFS相对eMMC在性能上提升了这么多，更换设计又不复杂，那么当UFS产品成熟时，产品替代进程将非常快。根据东芝对市场的判断，在2017年上半年旗舰手机将普及UFS接口。2017年下半年开始中端手机也将逐步改用UFS闪存，UFS接口在高端平板中的普及率也将过半。
图3：UFS市场前景。
从东芝UFS产品路线图来看，UFS2.0与2.1产品均已经量产，新一代UFS接口的研发也紧锣密鼓，可以预期，UFS市场的增长曲线一定非常陡峭，eMMC在移动设备领域的历史使命已经完成，UFS的时代即将来临。
本文来自《电子工程专辑》2017年4月刊，版权所有，谢绝转载
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